用于管理从飞行器的推进单元的电力单元汲取的电力量的方法与流程

1.本技术涉及一种用于管理从飞行器的推进单元的电力单元汲取的电力量的方法。


背景技术：

2.根据图1所展示的实施例，飞行器10包括机身12、设置在机身12两侧的机翼14、以及连接到机翼14并定位在机身12两侧的推进单元16。每个推进单元16包括电力单元(例如，涡轮喷气发动机)、气动电力汲取系统(例如，压缩机)、至少一个机械电力汲取系统(例如，交流发电机)、以及各种辅助设备(例如，液压泵或冷却系统)，以用于推进单元16的正确操作。飞行器10通常包括其他电源，比如辅助电力单元18、电池20等。
3.飞行器10还包括使用电能的多个电气负载，比如，例如飞行器的航空电子系统或飞行器的飞行控制装置，并且还包括使用气动能量的多个气动负载，例如，空调管理系统。
4.如图2所展示的，电气负载和气动负载的实际能量需求22随时间变化。
5.由于飞行器的电气负载和气动负载没有附接到相同的电力单元，因此，根据电气负载和气动负载的不同，所汲取的电力量、以及所汲取的电力量的变化对于不同的电力单元是不同的，从而导致能量需求增加。
6.每个推进单元16包括其自己的控制单元，该控制单元被配置为管理其电力单元的发动机速度、以及由所述单元生成的电力，并且被配置为根据能量需求来指导该推进单元。
7.根据操作逻辑，每个电力单元以设定为恒定值v0的发动机速度24操作，从而允许其提供为飞行器的所有电气负载和气动负载供电所需的能量，无论其实际能量需求如何。根据该操作逻辑，值v0为高，这导致飞行器的高能量消耗。
8.文档fr 3099526提出了一种用于控制各种飞行器推进单元的电力单元的发动机速度以及从所述电力单元汲取的电力的方法。该方法包括实时确定飞行器的实际能量需求的步骤，以及根据实际能量需求的变化调整(如果需要)至少一个电力单元的发动机速度的步骤。对于至少一个电力单元，其发动机速度26最初被设定为值v1(对应于第一电力汲取能力)，从而允许其在实际能量需求基本上处于第一平均水平n1时满足所述需求。当实际能量需求增加到第二平均水平n2时，该方法包括将发动机速度26增加到第二值v2的步骤，该第二值被确定为使得电力单元的电力汲取能力足以覆盖对应于第二平均水平n2的实际能量需求。
9.由于发动机速度的变化不是瞬时的，因此可以从另一个电源(例如电池20)进行电力汲取28。
10.fr 3099526中描述的方法允许通过尽可能准确地设置飞行器推进单元的电力单元的发动机速度，使得从电力单元汲取电力的总能力适于实际能量需求，并使该总能力在大部分时间内不明显超过这些需求，来大大降低飞行器的能量消耗。
11.增加实际能量需求可能需要调整从一个或多个电力单元汲取的电力量。
12.必须保障从一个或多个电力单元汲取的电力量的这些变化，以便它们不会导致多
个电力单元同时发生故障。


技术实现要素：

13.本发明的目的是提出一种解决方案，用于保障电力单元的发动机速度的调整以满足实际能量需求。
14.为此，本发明的目的是一种用于管理从飞行器的推进单元的电力单元汲取的电力量的方法，
[0015]-每个电力单元被配置为采取操作状态和非操作状态并具有电力汲取能力，
[0016]-该飞行器至少包括第一电力单元和第二电力单元，这些电力单元对于飞行需要最小数量的电力单元处于该操作状态并且这些电力单元具有实际能量需求，
[0017]-该方法包括由于该飞行器的实际能量需求增加而增加从至少该第一电力单元和该第二电力单元汲取的电力量的步骤。
[0018]
根据本发明，该方法包括增加从所述第二电力单元汲取的电力量的步骤，该步骤相对于增加从所述第一电力单元汲取的电力量的步骤存在时间偏移，该时间偏移的持续时间至少允许确定该第一电力单元的操作状态或非操作状态。
[0019]
对从这两个电力单元汲取的电力量的增加进行时间偏移，可防止这两个电力单元同时切换到非操作状态，而同时切换到非操作状态可能导致飞行安全受到影响。
[0020]
根据另一个特征，在从该第一电力单元汲取的电力量增加后，在确定的几秒量级的延迟后检查该第一电力单元的状态。
[0021]
根据另一个特征，仅在以下情况下执行该增加从该第二电力单元汲取的电力量的步骤：
[0022]-在从该第一电力单元汲取的电力增加后，该第一电力单元处于该操作状态，
[0023]-或者，除此以外，在不考虑该第二电力单元的状态的情况下，所确定的处于该操作状态的电力单元的数量大于或等于飞行所需的处于该操作状态的电力单元的最小数量。
[0024]
根据另一个特征，在整个该方法中，该飞行器的电力单元中首先接收到增加汲取的电力量的请求的电力单元保持为优先的，并且首先触发从首先接收到所述增加请求的电力单元汲取的电力量的增加。
[0025]
根据另一个特征，在整个该方法中，该飞行器的电力单元中首先达到适于增加电力量的请求的电力汲取能力的电力单元保持为优先的，并且首先触发从所述优先电力单元汲取的电力量的增加。
附图说明
[0026]
进一步的特征和优点将从本发明的以下描述中变得明显，该描述仅是通过举例方式参照附图提供的，在附图中：
[0027]-图1是飞行器的俯视图，
[0028]-图2是电力单元的发动机速度和飞行器的实际能量需求的表示，展示了现有技术的实施例，
[0029]-图3是用于管理从飞行器的推进单元的电力单元汲取的电力量的装置的示意性表示，展示了本发明的实施例，
[0030]-图4是从飞行器的推进单元的电力单元汲取的电力的示意性表示，展示了第一操作模式，
[0031]-图5是从飞行器的推进单元的电力单元汲取的电力的示意性表示，展示了第二操作模式的第一示例，
[0032]-图6是从飞行器的推进单元的电力单元汲取的电力的示意性表示，展示了第二操作模式的第二示例。
具体实施方式
[0033]
如图3所展示的，飞行器包括至少两个推进单元30、32，每个推进单元包括电力单元30.1、32.1(例如，涡轮轴发动机或涡轮喷气发动机)、至少一个气动电力汲取系统30.2、32.2(例如，压缩机)、至少一个机械电力汲取系统30.3、32.3(例如，交流发电机)、以及各种辅助设备(例如，液压泵或冷却系统)，以用于推进单元30、32的正确运作。
[0034]
根据一种设计，每个推进单元30、32至少包括用于飞行器的第一机械电力汲取系统30.3、32.3，以将机械能转换为电能并执行飞行器电源的功能，并且还至少包括用于推进单元30、32(特别是用于其辅助设备)的第二机械电力汲取系统(未示出)。
[0035]
每个推进单元30、32包括控制单元30.4、32.4，用于管理电力单元30.1、32.1以及气动、电气和/或机械电力汲取系统的操作。因此，控制单元30.4、32.4被配置为控制电力单元30.1、32.1的发动机速度。对于给定的发动机速度，电力单元30.1、32.1能够提供与可以从电力单元30.1、32.1汲取的最大电力值相对应的电力汲取能力34、34'。
[0036]
不再进一步描述推进单元30、32’，因为它们可以与现有技术中的那些完全相同。
[0037]
每个飞行器包括给定数量的推进单元。该飞行器被配置为能够在最小数量mmin的电力单元处于操作状态的情况下飞行。举例来说，在包括两个推进单元的飞行器的情况下，完成其任务的最小操作电力单元数量mmin等于1。对于具有四个推进单元的飞行器，根据现行法规，能够飞行的最小操作电力单元数量mmin可以例如等于2或3。
[0038]
每个电力单元30.1、32.1被配置为采取操作状态和非操作状态，在操作状态下，它可以被包括在飞行所需的处于操作状态的最小数量mmin的电力单元中，在非操作状态下，它不能被包括在飞行所需的处于操作状态的最小数量mmin的电力单元中。
[0039]
根据一种配置，对于每个推进单元30、32，其控制单元30.4、32.4被配置为确定或指示相关联电力单元30.1、32.1的操作状态或非操作状态。举例来说，当电力单元是涡轮喷气发动机时，所述发动机可以配备有被配置为确定其旋转轴线的旋转速度的传感器。如果该传感器测得的旋转速度的值为零或与发动机速度的值不对应，那么控制单元30.4、32.4可以由此推断出涡轮喷气发动机处于非操作状态。当然，本发明不限于用于确定电力单元30.1、32.1的操作状态或非操作状态的这种测量或这种标准。
[0040]
飞行器还包括：
[0041]-至少一个航空电子系统，该航空电子系统除其他事项外还确保对飞行器的某些电气设备、液压设备和气动设备的控制；
[0042]-至少一个电气单元，该电气单元除了推进单元30、32的第一机械电力汲取系统30.3、32.3之外还具有：至少一个辅助电源36、36'(例如，辅助电力单元(apu)36或电池36')、至少一个电气负载38、至少一个电气网络，该电气网络将每个电气负载38连接到电源
30.3、32.3、36、36’中的至少一个；
[0043]-至少一个气动单元，该气动单元除了每个推进单元30、32的气动电力汲取系统30.2、32.2之外还具有：至少一个气动负载40(例如，机舱空调系统)、以及至少一个气动网络，该气动网络将每个气动负载40连接到气动电源30.2、32.2中的至少一个。
[0044]
辅助电力单元36可以包括执行气动电源的功能的气动电力汲取系统。
[0045]
举例来说，电气单元可以包括多个电气负载38，比如航空电子系统、用于在地面上移动飞行器的发动机、飞行器机舱的电气设备、或任何其他电气负载。
[0046]
根据一个实施例，电池36'是可再充电的，并且电气单元包括被配置为管理电池36'的负载的电池管理系统。
[0047]
由于飞行器的所有这些元件可以与现有技术的元件相同，因此不再进一步描述。
[0048]
飞行器包括至少一个集中控制系统42，该集中控制系统被配置为根据特别是飞行器推力以及气动负载和/或电气负载38、40所需的电力来管理多个气动、电气和/或机械电源30.2、30.3、32.2、32.3、36、36’。集中控制系统42可以被集成到飞行器航空电子系统中。
[0049]
在操作期间，飞行器包括对应于气动负载、电气负载和/或机械负载所消耗的能量总和的实际能量需求44，这些实际能量需求随时间变化。举例来说，实际能量需求44可以具有：至少一个第一平台阶段44.1，在此期间，实际能量需求44保持在给定范围内并具有第一平均水平n1；至少一个变化44.2，在此期间，实际能量需求44变化到超出该给定范围；以及至少一个第二平台阶段44.3，在此期间，实际能量需求44保持在给定范围内并具有大于第一平均水平n1的第二平均水平n2。
[0050]
根据一种布置，飞行器的气动负载、电气负载和/或机械负载不附接到相同的电力单元。因此，操作气动、电气和/或机械负载所需的电力是从至少一个电力单元汲取的，该电力单元可能与另一个负载所需的电力所汲取自的电力单元不同。因此，根据气动负载、电气负载和/或机械负载的不同，所汲取的电力量、以及所汲取的电力量的变化对于不同的电力单元是不同的，从而导致能量需求增加。
[0051]
在第一平台阶段44.1期间，实际能量需求44从第一电力单元30.1中汲取，该第一电力单元以设定为第一值v1的第一发动机速度操作，这允许该第一电力单元具有第一电力汲取能力c1；并且还从第二电力单元32.1中汲取，该第二电力单元以设定为第二值v2的第二发动机速度操作，这允许该第二电力单元具有第二电力汲取能力c2。飞行器的各个电力单元30.1、32.1的发动机速度被设定为使每个电力单元30.1、32.1的电力汲取能力c1、c2大于连接到所述电力单元的气动负载和/或电气负载38、40的实际能量需求44。
[0052]
对于每个电力单元30.1、32.1，其电力汲取能力是其发动机速度值的函数。
[0053]
如文档fr 3099526所描述的，一种用于管理发动机速度和电力汲取的方法包括：实时确定飞行器的实际能量需求44的步骤；实时确定每个电力单元30.1、32.1的电力汲取能力的步骤；对于每个电力单元30.1、32.1，将附接到所讨论的电力单元30.1、32.1的负载的实际能量需求44与飞行器的所讨论的电力单元30.1、32.1的电力汲取能力进行比较的步骤；以及根据该比较，如果对于这两个电力单元30.1、32.1中的每一个，附接到这两个电力单元30.1、32.1中的任一个的负载的实际能量需求高于所述电力单元30.1、32.1的电力汲取能力，则设定至少两个电力单元的电力汲取能力的步骤。
[0054]
根据一个实施例，集中控制系统42实时知道所有气动负载、电气负载和/或机械负
载的能量消耗，并实时确定指配给飞行器的每个电力单元的实际能量需求44、以及每个电力单元30.1、32.1的电力汲取能力。根据一种配置，每个推进单元的控制单元30.4、32.4将所讨论的推进单元30、32的电力单元30.1、32.1的电力汲取能力实时传输给集中控制系统42。
[0055]
无论实施例如何，集中控制系统42都被配置为实时或预先确定实际能量需求44的变化44.2。
[0056]
在检测到实际能量需求44的变化44.2之后，集中控制系统42为每个受影响的电力单元30.1、32.1确定新电力汲取能力c1’、c2’和相关联的新发动机速度v1’、v2’。
[0057]
如图3所展示的，首先请求推进单元30、32之一进行这种调整。对于该描述的剩余部分，首先请求第一推进单元30。当然，在其他情况下，可以首先请求第二推进单元32。
[0058]
推进单元的请求顺序可以由集中控制系统42规定，也可以根据情况而变化，例如，取决于新激活的或需要多余能量的电气网络和/或气动网络或者电气负载和/或气动负载38、40。
[0059]
集中控制系统42向被请求的第一推进单元30传输增加其电力单元30.1的发动机速度的第一命令，使得发动机速度达到对应于新电力汲取能力c1’的新第一值v1’。
[0060]
如图3所展示的，发动机速度的变化在第一值v1与新第一值v1'之间是渐进的，并且需要持续时间t1。由于发动机速度的这种变化是渐进的，因此集中控制系统42命令从至少一个辅助电源36、36'(例如，从电池36')进行电力汲取46。这种电力汲取46至少在电力单元30.1达到其新电力汲取能力c1'所需的持续时间t1内提供。
[0061]
根据一种配置，集中控制系统42向第一推进单元30传输逐渐增加从第一电力单元30.1汲取的电力的命令，其中，所述逐渐增加是在第一电力单元30.1的电力汲取能力的逐渐增加之后进行的。根据这种配置，在时刻t0与t0+t1之间，从第一电力单元汲取的电力量逐渐增加。同时，从辅助电源36、36'汲取的电力量逐渐减少。
[0062]
根据另一种配置，只要在时刻t0+t1，第一电力单元30.1的发动机速度未达到新值v1’并且其电力汲取能力未达到新值c1’，从该第一电力单元汲取的电力量就保持恒定。因此，在持续时间t1期间，从一个(或多个)辅助电源36、36’汲取的电力量是恒定的。
[0063]
根据该另一种配置，当第一电力单元30.1已达到其新发动机速度v1’时，集中控制系统42向第一推进单元30传输增加从第一电力单元30.1汲取的电力量的第一命令，使得从第一电力单元30.1汲取的电力量对应于新实际能量需求44。
[0064]
根据本发明的特征，集中控制系统42在从第一电力单元30.1汲取的电力量的变化对应于新实际能量需求44之后，确定第一电力单元30.1的操作状态或非操作状态。
[0065]
根据一种配置，除了知道第一电力单元30.1的操作状态或非操作状态之外，集中控制系统42还确定处于操作状态的电力单元的数量。
[0066]
根据图3所示的操作模式，集中控制系统42向第二推进单元32传输增加其电力单元32.1的发动机速度的第二命令，使得其发动机速度达到与第二电力单元32.1要达到的新电力汲取能力c2'相对应的新第二值v2'。
[0067]
如图3所展示的，发动机速度的变化在第二值v2与新第二值v2'之间是渐进的，并且需要持续时间t2，该持续时间可选地等于持续时间t1。由于发动机速度的这种变化是渐进的，因此集中控制系统42命令从至少一个辅助电源36、36'(例如，从电池36')进行电力汲
取48。这种电力汲取48在长于持续时间t2的持续时间t3内提供。
[0068]
当第二推进单元32已达到其新电力汲取能力c2’时，集中控制系统42确定或检查第一电力单元30.1的操作状态或非操作状态。根据第一实施例，如果第一电力单元30.1处于非操作状态，则集中控制系统42不向第二推进单元传输增加从第二电力单元32.1汲取的电力量的第二命令，即使这是第二电力单元32.1的电力汲取能力所允许的。作为变体，如果第一电力单元30.1处于非操作状态，则集中控制系统42仅在处于操作状态的电力单元的数量(不考虑第二电力单元32.1)大于或等于飞行所需的处于操作状态的电力单元的最小数量mmin的情况下向第二推进单元传输增加从第二电力单元32.1汲取的电力量的第二命令。
[0069]
如果第一电力单元30.1处于操作状态，或者如果第一电力单元30.1处于非操作状态但处于操作状态的电力单元的数量(不考虑第二电力单元32.1)大于或等于飞行所需的处于操作状态的电力单元的最小数量mmin，则集中控制系统42向第二推进单元32传输增加从第二电力单元32.1汲取的电力量的第二命令，以便从第二电力单元32.1汲取的电力量对应于新实际能量需求44。因此，该增加从第二电力单元32.1汲取的电力量的第二命令相对于增加从第一电力单元30.1汲取的电力量的第一命令存在持续时间为δ的时间偏移。在这种情况下，从至少一个辅助电源36、36’汲取电力量的持续时间t3至少等于持续时间t1加上持续时间δ。
[0070]
在从第一电力单元30.1汲取的电力量已增加后，在确定的几秒量级的延迟后检查第一电力单元30.1的状态。该延迟使得能够确定从第一电力单元汲取的电力量的增加没有影响其操作状态。
[0071]
无论实施例如何，当需要增加从至少第一电力单元30.1和第二电力单元32.1汲取的电力量时，增加从所述第二电力单元32.1汲取的电力量的步骤相对于增加从所述第一电力单元30.1汲取的电力量的步骤存在时间偏移，所述时间偏移的持续时间至少允许确定第一电力单元30.1的操作状态或非操作状态。对从这两个电力单元汲取的电力量的增加进行时间偏移使得能够防止这两个电力单元30.1、32.1同时切换到非操作状态，而同时切换到非操作状态可能导致飞行安全受到影响。
[0072]
根据本发明的特定特征，当对于第一电力单元，在增加从该第二电力单元32.1汲取的电力的步骤之前，从该第一电力单元汲取的电力量已经增加时，该方法包括确定所有电力单元的操作状态或非操作状态的步骤、以及将所确定的处于操作状态的电力单元的数量与飞行所需的处于操作状态的电力单元的最小数量mmin进行比较的步骤，其中，仅在以下情况下执行增加从所述第二电力单元32.1汲取的电力量的步骤：
[0073]-在从该第一电力单元30.1汲取的电力增加后，第一电力单元30.1处于操作状态，
[0074]-或者，除此以外，在不考虑第二电力单元32.1的状态的情况下，所确定的处于操作状态的电力单元的数量大于或等于飞行所需的处于操作状态的电力单元的最小数量mmin。
[0075]
根据图4所展示的第一操作模式，在整个方法中，首先接收到增加汲取的电力量的请求的电力单元、特别是电力单元30.1保持为优先的。因此，在时刻t30优先触发从第一电力单元汲取的电力量的增加。随后在时刻t32触发从第二电力单元32.1汲取的电力量的增加，特别是如果处于操作状态的电力单元的数量使得能够命令这种从第二电力单元32.1汲取的电力量的增加。
[0076]
根据第二操作模式，在首先达到提供所需的电力汲取能力的发动机速度的电力单元上触发所汲取电力量的增加。
[0077]
根据图5所展示的第一示例，在时刻t32’，第二电力单元32.1首先达到适合于所汲取电力量的未来增加的电力汲取能力。因此，从该时刻t32’首先触发从第二电力单元32.1汲取的电力量的增加。随后在时刻t30’触发从第一电力单元30.1汲取的电力量的增加，特别是如果处于操作状态的电力单元的数量使得能够命令这种从第一电力单元30.1汲取的电力量的增加。
[0078]
根据图6所展示的第二示例，在时刻t30”，第一电力单元30.1首先达到适合于所汲取电力量的未来增加的电力汲取能力。因此，从该时刻t30”首先触发从第一电力单元30.1汲取的电力量的增加。随后在时刻t32”触发从第二电力单元32.1汲取的电力量的增加，特别是如果处于操作状态的电力单元的数量使得能够命令这种从第二电力单元32.1汲取的电力量的增加。
[0079]
在不执行增加从第二电力单元32.1汲取的电力量的步骤的情况下，于是实施常规的飞行器安全法。

技术特征：
1.一种用于管理从飞行器的推进单元(30，32)的电力单元(30.1，32.1)汲取的电力量的方法，每个电力单元(30.1，32.1)被配置为采取操作状态或非操作状态并具有电力汲取能力，所述飞行器至少包括第一电力单元和第二电力单元(30.1，32.1)，所述电力单元对于飞行需要最小数量(mmin)的电力单元处于所述操作状态并且所述电力单元具有实际能量需求(44)，所述方法包括增加从至少所述第一电力单元和所述第二电力单元(30.1，32.1)汲取的电力量的步骤；其特征在于，所述方法包括增加从所述第二电力单元(32.1)汲取的电力量的步骤，所述步骤相对于增加从所述第一电力单元(30.1)汲取的电力量的步骤存在时间偏移，所述时间偏移的持续时间至少允许确定所述第一电力单元(30.1)的操作状态或非操作状态。2.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于，在从所述第一电力单元(30.1)汲取的电力量增加后，在确定的几秒量级的延迟后检查所述第一电力单元(30.1)的状态。3.根据前述权利要求中任一项所述的管理方法，其特征在于，仅在以下情况下执行所述增加从所述第二电力单元(32.1)汲取的电力量的步骤：-在从所述第一电力单元(30.1)汲取的电力增加后，所述第一电力单元(30.1)处于所述操作状态，-或者，除此以外，在不考虑所述第二电力单元(32.1)的状态的情况下，所确定的处于所述操作状态的电力单元的数量大于或等于飞行所需的处于所述操作状态的电力单元的最小数量(mmin)。4.根据前述权利要求之一所述的管理方法，其特征在于，在整个所述方法中，所述飞行器的电力单元中首先接收到增加汲取的电力量的请求的电力单元保持为优先的，并且首先触发从首先接收到所述增加请求的电力单元汲取的电力量的增加。5.根据权利要求1至3之一所述的管理方法，其特征在于，在整个所述方法中，所述飞行器的电力单元中首先达到适于增加电力量的请求的电力汲取能力的电力单元保持为优先的，并且首先触发从所述优先电力单元汲取的电力量的增加。

技术总结
本公开涉及用于管理从飞行器的推进单元的电力单元汲取的电力量的方法。本发明的主题是一种用于管理从飞行器的推进单元(30，32)的电力单元(30.1，32.1)汲取的电力的方法，其特征在于，该方法包括增加从第二电力单元(32.1)汲取的电力量的步骤，该步骤相对于增加从第一电力单元(30.1)汲取的电力量的步骤存在时间偏移，该时间偏移的持续时间至少允许确定该第一电力单元(30.1)的操作状态或非操作状态。该解决方案避免了两个电力单元同时切换到该非操作状态。操作状态。操作状态。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：空中客车简化股份公司
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2023/5/24